我厂采用20CrMnTi材料生产TSG工具系统主体，由于加工中工具系统要承受摩擦及复杂交变载荷，因此对工具系统主体渗碳淬火后的表层硬度及耐磨性要求较高。按国家标准规定，渗碳件应在淬火后采用硬度法测定有效硬化层深度，但因生产工艺及检测手段的限制，该标准很难适用于序检。为此，我们通过大量试验，采用淬火前用金相法测定TSG工具系统主体有效硬化层的方法，大大提高了生产效率。
1．试验方法
TSG工具系统主体热处理后硬度要求为58～63HRC，有效硬化层深度（从工件表面到58HRC处的垂直距离）不小于1．0mm。
试验设备及工艺：采用RQ3-150型井式气体渗碳炉渗碳，渗碳工艺为920℃±10℃×8h，渗剂为煤油、甲醇；淬火工艺为860℃×20′淬油；采用HV-150型小负荷维氏硬度计（载荷1kg）、NEOPHOT21显微镜测定有效硬化层。
2．试验数据及分析
（1）取20CrMnTi试样A、B、C，按上述工艺渗碳、淬火。渗层硬度分布曲线如图1所示。由图1可看出，硬度值达到58HRC时，渗层深度分别为1.0mm、1.03mm、1.07mm。
图1 渗层硬度分布曲线
（2）任意选取A试样，其淬火前渗层组织及淬火后对应部位的硬度变化规律分别如图2、图3所示。分析图2可知，在该试样渗层中，过共析层＋共析层为0.91mm，亚共析层（过渡层）为0.24mm。取1／3过渡层后测定，其有效硬化层深度值为0.99mm，与图1曲线A所示硬度法测得的渗层深度相差0.01mm，可作为硬度值最佳临界尺寸。
图2 （100×）
图3 （100×）
（3）B、C试样淬火前渗层组织分别如图4、图5所示，按上述方法检测有效硬化层深度，结果见下表。
表
（mm）
图4 （100×）
图5 （100×）
生产中我们采用金相法按过共析层＋共析层＋1／3亚共析层的规律序间抽检TSG工具系统主体，均可达到我厂规定的硬度法测定要求，且误差均在0.02mm以内。
